[發明專利]用于減輕木質素和可溶性酚類對酶促纖維素轉化的抑制作用的方法

有效

• 申請號: 201580076618.9
• 申請日: 2015-12-18
• 公開（公告）號: CN107250367B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 邁克爾·拉爾夫·萊迪施;金英美
• 申請（專利權）人: 普渡研究基金會
• 主分類號: C12P7/10
• 分類號: C12P7/10;C12P19/14;C12N9/42
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 王瑋瑋;鄭霞

在此披露了用于通過阻止纖維素與木質素的結合來改善從生物質來源生產乙醇的方法。

相關申請的交叉引用

本專利申請涉及并要求于2015年1月7日提交的美國臨時專利申請序列號62/100,740的優先權權益，其中所述申請的內容通過引用以其全文結合于本披露。

政府利益的聲明

本發明是在美國能源部(United States Department of Energy)(DE-AC36-98GO10337；DE-FC36-08GO18103；和DE-FG02-06ER64301)授予的政府支持下完成。政府在本發明中享有一定的權利。

技術領域

本披露涉及生物質到生物乙醇的轉化，特別是涉及通過阻止纖維素與木質素的結合來改善從生物質來源生產乙醇的方法。

背景技術

本部分介紹了可能有助于更好地了解本披露的方面。因此，這些陳述將從這個角度進行理解，并且這些陳述不應被理解為對于什么是現有技術或什么不是現有技術的承認。

水熱預處理(例如液體熱水預處理、蒸汽爆炸和稀酸預處理)通過增溶生物質的半纖維素部分來提高木質纖維素的纖維素分解水解轉化。由于半纖維素和纖維素的預處理最適條件有明顯不同，與實現戊糖和己糖兩者的最大回收相比，多階段預處理提供了優于單階段預處理后的優點。在多階段預處理中，可以優化第一預處理以除去大部分半纖維素，同時使半纖維素的降解最小化并且使由降解衍生的胡敏素的再沉淀最小化。隨后的預處理更有針對性地產生對纖維素酶具有增強的敏感性的纖維素。

單獨的半纖維素的去除程度不是預測預處理混合硬木的酶水解的可靠參數。即使在液體熱水預處理期間從木質纖維素中除去大部分初始木聚糖，在預處理后的硬木材料中存在很大程度的纖維素轉化產率的可變性。

鑒于細胞壁結構的綜合性質[67]，改變一種性質的預處理也會影響其他性質。因此，在對木質纖維素進行液體熱水預處理期間，半纖維素和一些木質素的去除也將改變影響纖維素水解性的其他底物特征。纖維素原料的酶水解的容易性可能受到幾種底物特性的影響，例如纖維素對纖維素酶的可及性(其是聚合度(degree of polymerization，DP)的函數)、結晶度、木質素和半纖維素的含量和結構、以及粒度。

研究已經調查了溶脹、DP、纖維尺寸、酶的可及面積、結晶度、組成和木質素的存在對各種木質纖維素材料的酶水解的影響。然而，大多數研究涉及測量木質纖維素原料的底物特性，這些木質纖維素原料是通過不同的預處理技術進行預處理或是在預處理條件的有限范圍內進行預處理。

因此，存在減輕木質素和可溶性酚類的抑制作用、以確保纖維素的穩健和經濟的酶轉化的策略的未滿足的需要。

發明內容

在一個方面，提出了一種用于改善木質纖維素的酶消化率的方法。該方法包括對木質纖維素原料進行預處理和在木質纖維素原料中增溶半纖維素。在另一方面，木質纖維素原料的組成為約30％至約60％纖維素、約20％至約40％半纖維素、約15％至約30％木質素，余量為提取物和灰分，總計為100％。在又另一方面，該方法進一步包括分離和洗滌預處理后的固體，從而通過在預處理期間釋放的可溶性低聚糖和酚類化合物來消除抑制。在又另一方面，該洗滌步驟進一步包括使用約0.5至約15倍生物質重量的水。在又另一方面，該水是循環水。在又另一方面，該方法進一步包括使用蒸餾塔殘渣(distillation columnbottom)。

在又另一方面，該洗滌步驟在室溫下進行的。在又另一方面，該洗滌步驟在高達100℃的溫度下進行。在又另一方面，該方法進一步包括在高達140℃的溫度下進行的壓力沖洗。